[发明专利]一种用于电解质的聚丙烯酸酯的制备方法

说明书

本发明一般涉及聚(丙烯酸锂)(PLA)等材料，可用于聚合物共混膜及其他用途。例如，某些实施例涉及制备聚丙烯酸锂或制备包括聚丙烯酸锂的膜的方法。在一些实施例中，丙烯酸锂单体可以通过强无机碱和弱有机酸之间的中和反应获得。这类材料可以作为膜用于电化学电池，例如，用于锂离子电池等电池，或其他应用。在某些情况下，PLA的分子量可以在10²Da到10⁶Da之间。在某些实施例中，该膜具有弹性应力模量在5kPa到500MPa之间的机械强度，伸长率在0％到200％之间。在一些实施例中，薄膜可以具有10^‑9S cm^‑1到10^‑3Scm^‑1之间的离子电导率。

技术领域

本发明一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，可用于聚合物薄膜及其他应用。例如，该材料可用于电化学电池，如作为薄膜用于如锂离子电池等电池，或其他应用。

背景技术

发展高能量密度能源密集、安全的锂离子电池(LIBS)对于解决能源和环境方面的挑战，如车辆电气化和电网级储能具有重要意义。大多数最先进的锂离子电池配置都含有有机液体电解质，这些电解质通过液体的高离子电导率促进离子的移动，并为系统提供了相对较高的额定电压；然而，有机液体电解质的易燃性构成了安全隐患，特别是在大型或能源密集的系统中。此外，最先进的LIBS的能量密度明显低于有效的电动汽车应用所需的能量密度。

丙烯酸酯聚合物以其透明性、抗断裂性、可行的合成工艺和弹性而著称。它们通常用于化妆品，如指甲油，作为粘合剂。然而，丙烯酸酯聚合物的合成受到不同氢氧化物对聚丙烯酸(PAA)中和的限制。各种挑战阻碍了这类聚合物的加工性、制备相容性和商业可行性。首先，丙烯酸比乙酸酸性更强更酸；低pH会在聚合过程中产生问题，例如需要耐腐蚀的反应器、受限的聚合方法、与功能化共单体的低相容性，以及限制调节这类聚合物性能的配方(例如，多分散性指数(PDI)、分子量和共聚合)。由于PAA水溶液的高粘度，PAA也不能完全中和。PAA的酸碱平衡点与其小分子单体(丙烯酸)相似，但聚合物骨架上未反应的酸和/或金属氢氧化物不能在大量合成中被有效或完全去除。此外，传统和受限的聚合方法对分子量的控制很差，导致离子聚合物产物只适合作为散装的低端材料。

而且，聚合物材料的分子量对它们的物理性能和行为很重要。例如，溶液中的机械强度、溶解度、玻璃化温度和粘度在一定程度上取决于分子量。这些性质可以进一步影响聚合物材料的应用性能。在合成过程中有效地控制这些聚合物分子量的实用方法尚未确定。考虑到这些聚合物的优点和挑战，我们需要更好的合成技术。

发明内容

本发明一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，它们可用于聚合物薄膜或其他应用。例如，这种材料可用于电化学电池，例如作为薄膜等用于锂离子电池等电池，或其他应用。本发明的主题包括，在某些情况，相关产物，解决特定问题的备选方案，和/或一个或多个系统和/或物质的多种不同用途。

在某些方面，本发明一般涉及聚丙烯酸锂PLA聚合物。例如，PLA可以用作锂离子电池中的固态电解质。在某些方面，本发明还涉及用于制备此类材料的方法、此类材料的前驱体，和/或包括此类材料的溶液和/或薄膜。

在某些情况下，PLA可以使用前驱体如丙烯酸锂(LA)制备，丙烯酸锂前驱体是具有离子官能团的丙烯酸化合物。例如，可以通过与过量丙烯酸的酸碱中和反应获得LA，在纯化过程中可以从盐产物中除去过量丙烯酸。

在某些情况下，丙烯酸锂的直接聚合可用于生产PLA。这可以避免或减少产生未反应的酸性位点和/或不完全纯化。

在某些实施例中，自由基聚合可用于制备PLA。在某些情况下，自由基聚合可以在惰性气体保护下进行。